Свеча зажигания – основной элемент системы зажигания для воспламенения топлива в цилиндрах двигателя. Ресурс свечей зажигания достаточно ограничен, что требует их периодической замены. Для разных видов двигателей существуют различные свечи зажигания, которые отличаются:
- по количеству электродов и материалам их изготовления;
- по физическим размерам, калильному числу, зазорам между электродами.
По этой причине автовладельцы должны знать, чем отличаются свечи зажигания, как подобрать свечи правильно, а также какие свечи лучше ставить на тот или иной двигатель. Подробнее читайте в нашей статье.
Калильное число свечей зажигания
Электроды и нижняя часть свечи зажигания фактически расположены в камере сгорания. Во время работы двигателя эти части могут сильно нагреваться. Если нагрев критический, возникает калильное зажигание (рабочая смесь воспламеняется от контакта с раскаленными электродами свечи, а не от искры).
С учетом такой особенности, свечи отличаются по калильному числу. Калильное число – это параметр, определяющий время возникновения калильного зажигания. Если просто, свечи можно разделить на «холодные» и «горячие».
Низкое калильное число означает, что свечи «горячие», то есть калильное зажигание возникнет на такой свече за меньший промежуток времени. Более высокое число укажет, что свеча «холодная», то есть для возникновения калильного зажигания потребуется больше времени.
При этом важно подбирать оптимальный вариант для разных двигателей и знать, какие свечи ставить рекомендует сам производитель двигателя. Например, если мотор форсированный, степень сжатия высокая и свечи «горячие», высока вероятность возникновения калильного зажигания. В такие двигатели обычно ставят «холодные» свечи».
Однако если поставить «холодную» свечу в обычный мотор с невысокой степенью форсирования, свеча не будет прогреваться в полной мере. Результат — нарушение самоочистки, быстрая закоксовка и выход свечи из строя.
Также чтобы понять, какая свеча зажигания лучше по калильному числу, необходимо учитывать и особенности эксплуатации. Если машина постоянно стоит в пробках и ездит только на низких оборотах с небольшой нагрузкой, свечи могут коксоваться. В таком случае можно поставить чуть более «горячие».
В случае, когда автомобиль эксплуатируется активно, обороты постоянно высокие, тогда установка более «холодных» свечей снизит риски возникновения калильного зажигания, а высокий нагрев в таких условиях не приведет к загрязнению электродов свечей.
Назначение и устройство свечей зажигания
Автомобильные свечи зажигания предназначены для воспламенения топливно-воздушной смеси в камере сгорания двигателя внутреннего сгорания, путем образования искры.
Конструкция автомобильных свечей зажигания довольно проста, она практически не менялась с 1902 года – времени изобретения знаменитым немецким инженером Бошем. Основными составляющими свечи являются:
- контактный вывод;
- центральный электрод;
- боковой электрод;
- изолятор;
- резьбовая металлическая оправа (корпус);
- уплотнения.
Работает свеча зажигания следующим образом: высокое напряжение с катушки зажигания автомобиля подается в строго определенные моменты времени через контактный вывод свечи на её центральный электрод. В промежутке между центральным и боковым электродами и возникает электрический разряд, сопровождающийся искрообразованием. Вот, собственно, в этот момент и происходит воспламенение топливовоздушной смеси в камере сгорания двигателя.
Этот процесс очень наглядно продемонстрирован в анимированных и видео-материалах статьи Устройство и принцип работы ДВС.
Казалось бы, все просто: два электрода и высокое напряжение, но сложности кроются в технологических нюансах. Специфика работы свечи зажигания не только в том, что она происходит с использованием высоковольтного оборудования, но еще и в том, что как в самой свече, так и в окружающей среде происходят сложные высокотемпературные переходные процессы (проще говоря, резкие перепады высоких температур). Все эти процессы и определяют выбор и использование материалов при её производстве.
Рекомендуем: Как проверить датчик лямбда зонд
Так, изолятор, служащий для предотвращения пробоя высокого напряжения, подводимого к контактному проводу на корпусные детали (массу) двигателя выполнен из высокопрочной технической керамики. Помимо этой функции изолятор выполняет функцию отвода тепла на головку блока цилиндра.
В высоковольтных электрических цепях всегда присутствуют токи утечки. Кольцевые рёбра на внешней поверхности изолятора служат для повышения сопротивления токам утечки: удлиняют их путь до корпусных деталей.
Высоковольтный разряд – источник радиопомех для включенной в салоне машины аудиоаппаратуры. Для подавления помех в некоторых типах свечей в средней части контактного провода устанавливают резистор – токопроводящую массу, выполненную из стекломатериала.
Контактный вывод изготавливается обычно из никелевого сплава, а у некоторых производителей содержит ещё и медный сердечник для отвода тепла.
Ту же задачу – отвод тепла во время работы – выполняет металлический корпус с нарезанной на нём резьбой, а внешнее уплотнительное кольцо помимо того, что предотвращает прорыв продуктов горения, ещё и компенсирует разницу в теплопроводности головки блока цилиндров и корпуса свечи.
Подбор свечей по зазору
Зазор свечей зажигания — это расстояние между центральным и боковым электродом. На разных свечах такой зазор отличается. При этом необходимо учитывать, что если зазор увеличен, могут возникать пробои искры (искра мощнее, но искрообразование может быть с пропусками). Если же зазор маленький, искра будет более стабильной, но слабой.
Раньше многие автовладельцы дорабатывали зазор свечей самостоятельно. Сегодня современные свечи зажигания для разных моторов имеют фиксированный зазор от 0,7 до 1,25 мм между электродами, менять его не рекомендуется. По этой причине основная задача владельца – знать, какие свечи выбрать для того или иного мотора, подходящие по зазору.
Кстати, в процессе эксплуатации постепенно происходит износ электродов и зазоры увеличиваются. В таком случае можно пойти двумя путями:
- доработать зазор свечей зажигания самостоятельно;
- выполнить замену свечей зажигания.
Как утверждают многие специалисты, второй вариант оптимален, так как изменение зазора современных свечей указывает на то, что их ресурс практически исчерпан. Другими словами — доработка зазора представляет собой лишь временную меру и свечи все равно потребуется скоро менять.
Средний срок службы свечей зажигания
Электроды свечей зажигания могут отличаться по материалу изготовления. Можно выделить:
- никелевые свечи;
- иридиевые свечи;
- платиновые свечи.
От материала электрода напрямую зависит не только эффективность работы, но и ресурс свечей. Как правило, свечи с никелевым центральным электродом служат около 30 — 40 тыс. км.
В то же время платиновые свечи «ходят» до 70 тыс. км., тогда как иридиевые могут прослужить до 100 тыс. км. и больше. Также можно отметить, что свечи могут иметь не один, а несколько боковых электродов для повышения надежности и увеличения срока службы.
При этом приведенные выше показатели усредненные. Как показывает практика, использование топлива среднего и низкого качества, короткие поездки в черте города, недостаточный прогрев мотора и ряд других причин приводят к тому, что средний ресурс свечей зажигания сокращается на 30-40%.
Это значит, что даже самые лучшие свечи часто необходимо менять уже к 50-60 тыс. км. пробега, при этом стоимость таких свечей зажигания достаточно высокая.
Основные виды автомобильных свечей зажигания
Условно всё многообразие свечей зажигания можно разделить на три класса:
- Традиционные двухэлектродные – их конструкция подробно описана выше – самый распространённый класс;
- Многоэлектродные – по масштабам применения уступают традиционным. Однако достаточно популярны среди автолюбителей;
- Факельные и форкамерные (или плазменно-форкамерные) – вначале применялись в спортивных автомобилях, а затем и в обычных легковых машинах, однако их область применения в настоящее время ограничена уровнем доверия автомобилистов.
Даже незначительные конструктивные изменения серьёзно влияют на работу традиционных двухэлектродных свечей. Например, на некоторых моделях выполняется V-образная высечка на поверхности центрального электрода или U-образное углубление на поверхности бокового электрода. Конечно, эти изменения не продлевают срок службы свечи, но зато способствуют увеличению области искрообразования. В некоторых типах двигателей для улучшения процесса искрообразования используются свечи с удлинённым центральным электродом.
Двухэлектродные свечи зажигания
В большом классе традиционных двухэлектродных свечей обычно выделяют два подкласса:
- Свечи, у которых центральный электрод выполнен из однородного металла;
- Биметаллические – на рабочую поверхность центрального электрода наносится покрытие из другого металла, улучшающее характеристики свечи.
Основные преимущества традиционных свечей – цена и проверенная временем надёжность.
Рекомендуем: Зачем и как часто меняют тормозную жидкость?
Главные недостатки – ограниченный срок службы, нестабильные параметры искрообразования, низкая эффективность в условиях холодного пуска двигателя.
Использование биметаллических соединений и стало основным направлением в совершенствовании двухэлектродных свечей. Прежде всего, изменения коснулись материала сердцевины электродов: если материалом однородных электродов была никельсодержащая сталь, то сердцевину новых электродов стали изготавливать из меди.
Такая технология позволила улучшить теплоотвод с рабочей поверхности центрального электрода и, как следствие, снизить интенсивность электроэрозионных процессов, а значит увеличить срок службы свечи. У бокового электрода эта технология повысила антинагарные свойства.
Следующим этапом использования биметаллических соединений стало применение в материале центрального электрода благородных металлов: иридия и платины (а точнее их сплавов). Так появились платиновые и иридиевые свечи зажигания.
Иридий обладает высокой тугоплавкостью (температура перехода в жидкое состояние 2450°С) и повышенной стойкостью к электрохимической коррозии. Благодаря этим свойствам инженерам удалось не только резко увеличить долговечность свечей зажигания, но и улучшить другие характеристики. Дело в том, что за счёт повышенной прочности удалось резко (в несколько раз) уменьшить диаметр центрального электрода (до 0,4 мм), что в свою очередь снизило напряжение искрообразования и повысило его эффективность.
Схожие с иридиевыми имеют характеристики и платиновые свечи зажигания. Главный и, пожалуй, единственный недостаток платиновых и иридиевых свечей – высокая цена. Может быть, сюда можно отнести ещё и обслуживание: если у обычных свечей допускается механическая очистка от нагара, то к платиновым и иридиевым элементам нужно относиться значительно бережнее.
Многоэлектродные свечи зажигания
В многоэлектродных свечах зажигания боковых электродов несколько и расположены они, как правило, по окружности вокруг центрального электрода.
Искрообразование между центральным и одним из боковых электродов происходит случайным образом, причём при выходе из строя какого-либо бокового электрода его функции «перебрасываются» на соседний электрод. Главное преимущество таких свечей в снижении нагрузки на единственный боковой электрод по сравнению с традиционной схемой и, соответственно, повышенный по сравнению с двухэлектродным аналогом срок службы.
Кроме того в двухэлектродной свече боковой электрод в силу ассиметричного расположения (по отношению к центральному электроду) экранирует часть пространства за собой. Из-за этого зона искрообразования получается также асимметричной по отношению к оси свечи. При многоэлектродной конструкции такого не происходит, и топливо сжигается эффективнее.
Основные недостатки многоэлектродных свечей – это достаточно высокая стоимость и большее время на восстановление (высыхание) после холодных пусков.
Форкамерные свечи зажигания
В форкамерных свечах пространство вокруг центрального электрода по форме напоминает сопло ракетного двигателя.
Высоковольтный разряд между электродами преобразуется в плазменный сгусток, который, благодаря геометрии межэлектродного пространства, вместе с продуктами сгорания «выстреливается» в цилиндры двигателя. Таким образом формируется объёмный поджиг топлива, который в отличие от традиционного (скорее точечного в этой терминологии) поджига, обеспечивает более эффективное и полное сгорание.
На практике форкамерные свечи показали действительно хорошие результаты при эксплуатации на высоких оборотах, а на пониженных оказались хуже традиционных. К тому же и стоят они дороже предыдущих классов. Поэтому использование форкамерных свечей в легковых автомобилях массового спроса ограничено как технически, так и экономически.
Какие свечи поставить на мотор с ГБО
После перехода с бензина на газобаллонное оборудование автовладельцам нужно знать, есть ли необходимость отдельно подбирать свечи под газ, какие свечи ставят на двигатели под газ и т.д.
Важно учитывать следующее:
- зазор свечей зажигания под газ должен быть немного меньше;
- «газовые» свечи должны быть холоднее по сравнению с «бензиновыми» свечами.
Причина – смесь воздуха и газа горит несколько иначе, чем бензиновая. Горение газа более мощное, то есть выше октановое число, температура сгорания более высокая, а также при сгорании газа в камере меньше отложений (смесь сгорает полноценнее и чище).
Рекомендуем также прочитать статью о том, какие преимущества и недостатки имеет ГБО. Из этой статьи вы узнаете о плюсах и минусах ГБО, а также что нужно учитывать при установке газобалонного оборудования на машину.
Газо-воздушную смесь проще поджечь, что и позволяет уменьшить зазор между электродами. При этом более высокая температура в камере сгорания при использовании газа повышает риски калильного зажигания, что указывает на необходимость использования «холодных» свечей.
Еще добавим, что автолюбителям сегодня также доступны полностью готовые решения. Производители свечей зажигания вывели на рынок специальные свечи под газ для моторов с ГБО. При этом «газовые» свечи стоят заметно дороже обычных.
При этом сложно сказать, какие свечи лучше, правильно подобранные из обычных или специальные под газ. Дело в том, что на качество работы мотора и свечей сильное влияние также оказывают тонкие настройки ГБО, качество, тип установленного газового оборудования и ряд других особенностей.
Происхождение красного налета
Данное явление встречается реже, чем вышеописанные эффекты. Почему на некоторых свечах наблюдаются красные электроды:
- в бак залит бензин низкого качества с добавками, повышающими октановое число;
- автолюбитель либо поставщик горючего доливает в бензин присадки, в чей состав входит большое количество металлов;
- владелец машины поставил в цилиндры свечи, не подходящие по калильному числу.
Причины возникновения красноватого оттенка свечей не несут прямой угрозы силовому агрегату, но вредят в долгосрочной перспективе. Езда на некачественном бензине с непонятными присадками априори ускоряет износ деталей и узлов. Плюс увеличение расхода, возникающее из-за ухудшения условий горения смеси в цилиндрах.
Рекомендуем: Как работает система распределения тормозных усилий (EBD)
Эксплуатация автомобиля с более «холодными» или «горячими» свечами по калильному числу снижает мощность мотора и гораздо сокращает ресурс элементов. Характерный признак неправильно подобранных свечей – падение оборотов коленчатого вала на холостом ходу и пропуски циклов зажигания.
